ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изучение поля средней скорости в пристеночной области при турбулентном движении жидкости с помощью лазерного анемометра из "Руководство к практическим занятиям в лаборатории процессов и аппаратов химической технологии" В данной работе изучается движение жидкости именно в пристеночной области. Характеристики движения среды в пристеночной области определяют силу трения между стенкой и жидкостью, а также в значительной степени оказывают влияние на процессы тепло- и массоотдачи. [c.20] Здесь ш = Vo т/P — динамическая скорость, м/с А и В — постоянные (определяются из эксперимента) Ост — напряжение сдвига на стенке, характеризующее трение между жидкостью и твердой поверхностью, Н/м. [c.21] Основное значение соотношения (2.1), которое носит название универсального логарифмического закона стенки, состоит в том, что оно справедливо для любого типа турбулентного течения вдоль твердой поверхности как для жидкостей, так и для газов. [c.21] Напряжение сдвига Ост зависит от степени шероховатости поверхности и от характера межмолекулярного взаимодействия жидкости и твердого материала. [c.21] Скорость движения микрочастиц измеряют следующим образом. В точку потока, в которой необходимо измерить скорость движения жидкости, направляют два лазерных луча под некоторым углом друг к другу. В область пересечения лазерных лучей, представляющую собой эллипсоид размером несколько десятков микрон, фокусируется объектив приемника оптического сигнала. В объектив приемника попадает как падающий, так и отраженный от микрочастиц свет. Вследствие доплеровского эффекта частота отраженного света отличается от частоты падающего. При этом разность частот падающего и отраженного сигнала пропорциональна скорости движения микрочастиц в области пересечения лазерных лучей. [c.22] Цель работы — экспериментальное определение постоянных Д и Б, входящих в универсальный логарифмический закон стенки [уравнение (2.1)]. [c.22] Вода со взвешенными в ней микрочастицами из бака 2 (рис. 2.2) при открытых вентилях 5 и 5 с помощью насоса 4 подается через систему трубопроводов в стеклянную цилиндрическую колонну 1 диаметром = 60 мм и длиной I = 1400 мм. [c.23] Расход воды определяется по показаниям ротаметра 6, а регулируется вентилем 5. [c.23] Измерение значения средней скорости жидкости в рассматриваемой точке (1) потока происходит следующим образом. Луч лазера 7, попадая на модулятор 8, раздваивается на два луча, которые с помощью линзы 9 фокусируются в заданной точке потока. Падающий и отраженный от микрочастиц свет объективом 10 собирается на фотокатод фотоэлектронного умножителя II. Усиленный фотоэлектронным умножителем сигнал поступает на вход селективного вольтметра 12, в котором происходит развертка сигнала по спектру частот. Спектр сигнала, снимаемый с цифрового вольтметра 13, характеризует плотность распределения вероятностей д и) мгновенной скорости движения и жидкости в точке пересечения зондирующих лазерных лучей. По формуле (2.2), зная вид функции д и), вычисляют среднее значение скорости ш в рассматриваемой точке. [c.23] Колонну I с помощью микровинта можно перемещать в поперечном направлении с тем, чтобы зондирующие пучки могли фокусироваться в точках потока, находящихся на различных расстояниях от внутренней поверхности трубы. Для определения этого расстояния труба снабжена шкалой, нулевая отметка которой совпадает со стенкой трубы. [c.23] При открытых вентилях 3 и 5 включают насос 4 и с помощью вентиля 5 по показаниям ротаметра 6 устанавливают требуемый расход воды. Затем стеклянную колонну перемещают в поперечном направлении так, чтобы зондирующие лазерные пучки фокусировались в заданной точке потока. С цифрового вольтметра 13 снимают спектр сигнала, соответствующий плотности распределения вероятностей д и) мгновенной скорости жидкости в данной точке. [c.23] Аналогичную кривую следует получить для другой точки (2) пристеночной области, находящейся на другом расстоянии до стенки колонны. По формуле (2.2) с помощью ЭВМ вычисляют значения средней скорости движения жидкости в выбранных точках пристеночной области. Зная значение гг) (у) в двух точках, расстояние от этих точек до стенки трубы и динамическую скорость, с помощью соотношения (2.1) получают систему двух алгебраических уравнений для определения постоянных А и В. [c.23] Здесь У1 и 2 — расстояния от точек / и 2 до внутренней поверхности трубы соответственно. [c.24] Здесь V — объемный расход жидкости, м /с. [c.24] кроме того, должен содержать задание и схему установки со спецификацией. [c.24] Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя Пер. с нем. М. Наука, 1974. 712 с. [c.25] Вернуться к основной статье